• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권3호
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• pp.291-309
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• 2023

This paper addresses the finite element modeling of functionally graded porous (FGP) beams for free vibration and buckling behaviour cases. The formulated finite element is based on simple and efficient higher order shear deformation theory. The key feature of this formulation is that it deals with Euler-Bernoulli beam theory with only three unknowns without requiring any shear correction factor. In fact, the presented two-noded beam element has three degrees of freedom per node, and the discrete model guarantees the interelement continuity by using both C⁰ and C¹ continuities for the displacement field and its first derivative shape functions, respectively. The weak form of the governing equations is obtained from the Hamilton principle of FGP beams to generate the elementary stiffness, geometric, and mass matrices. By deploying the isoparametric coordinate system, the derived elementary matrices are computed using the Gauss quadrature rule. To overcome the shear-locking phenomenon, the reduced integration technique is used for the shear strain energy. Furthermore, the effect of porosity distribution patterns on the free vibration and buckling behaviours of porous functionally graded beams in various parameters is investigated. The obtained results extend and improve those predicted previously by alternative existing theories, in which significant parameters such as material distribution, geometrical configuration, boundary conditions, and porosity distributions are considered and discussed in detailed numerical comparisons. Determining the impacts of these parameters on natural frequencies and critical buckling loads play an essential role in the manufacturing process of such materials and their related mechanical modeling in aerospace, nuclear, civil, and other structures.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권3호
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• pp.219-232
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• 2024

In current study, for the first time, Nonlinear Bending of a skew microplate made of a laminated composite strengthened with graphene nanosheets is investigated. A mixture of mechanical and thermal stresses is applied to the plate, and the reaction is analyzed using the First Shear Deformation Theory (FSDT). Since different percentages of graphene sheets are included in the multilayer structure of the composite, the characteristics of the composite are functionally graded throughout its thickness. Halpin-Tsai models are used to characterize mechanical qualities, whereas Schapery models are used to characterize thermal properties. The microplate's non-linear strain is first calculated by calculating the plate shear deformation and using the Green-Lagrange tensor and von Karman assumptions. Then the elements of the Couple and Cauchy stress tensors using the Modified Coupled Stress Theory (MCST) are derived. Next, using the Hamilton Principle, the microplate's governing equations and associated boundary conditions are calculated. The nonlinear differential equations are linearized by utilizing auxiliary variables in the nonlinear solution by applying the Frechet approach. The linearized equations are rectified via an iterative loop to precisely solve the problem. For this, the Differential Quadrature Method (DQM) is utilized, and the outcomes are shown for the basic support boundary condition. To ascertain the maximum values of microplate deflection for a range of circumstances-such as skew angles, volume fractions, configurations, temperatures, and length scales-a parametric analysis is carried out. To shed light on how the microplate behaves in these various circumstances, the resulting results are analyzed.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권3호
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• pp.7-17
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• 2007

개구면 결합 공진기 급전 마이크로스트립 방향성결합기의 특성을 해석하였고, 최적 설계를 위한 효율적인 설계 이론을 제시한다. 이러한 목적을 위해 단순하고도 정확한 등가 회로를 도출하였고, 도출된 등가 회로를 바탕으로 결합기의 설계 수식을 유도하였다. 여러 구조적 설계 변수를 결정하기 위해, 유전 알고리즘과 Holder-Mead 방법에 기반한 진화적 이종 최적화 방법을 사용하였으며, 제안한 설계 방식과 최적화 설계 방법의 타당성을 검증하기 위해 10 dB 방향성 결합기를 설계, 제작하였다. 측정된 결합기의 결합 계수는 3 GHz에서 10.3 dB 였고, 반사계수와 isolation은 각각 31.8 dB 와 30.5 dB 였다. 또한 출력단과 결합단 사이에 $90^{\circ}$ 위상 차이를 보였다. 측정치와 설계치의 일치도는 제안한 해석 방법과 등가 회로 및 최적화 설계의 타당성을 검증해 준다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.1028-1036
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• 2008

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 직교 불균형 문제는 송수신기의 front-end에서 발생하며, 성상도에 영향을 주게 되어 BER(Bit Error Rate)을 증가시킨다. 또한, 위상 잡음은 송수신시 국부 발진기에서 발생되는 잡음으로 각 부반송파의 직교성을 깨뜨림으로써 시스템 성능을 크게 저하시킨다. 기존 방식인 PNS(Phase Noise Suppression) 알고리즘은 이러한 위상 잡음을 효과적으로 제거하는 방법이지만 직교 불균형 이동시에 적용되면 오히려 성능이 감소된다. 본 논문에서는 OFDM 시스템의 수신기에서 하향 변환 시 발생하는 직교 불균형과 위상 잡음의 영향을 분석하고, 수신기 FFT(Fast Fourier Transform) 후단에서 파일럿 심볼을 사용하여 CPE를 먼저 제거하고 직교 불균형과 위상 잡음의 성분을 검출하여 등화기의 판정 기준으로 사용하여 보상하는 방법을 제시하였다. 또, 다른 기존 방식들은 FFT 후단에서 추정하고 피드백 시키거나 프리엠블과 같은 시퀀스를 사용하는 방식이지만, 본 논문에서는 FFT 후단에서 MMSE 등화기만을 사용하여 제거하므로 기존의 방법보다 복잡도가 줄어든다. 기존의 위상 잡음 제거 방식에 ICI(Inter Carrier Interference) 제거 기능을 추가하고 직교 불균형 성분을 추출하여 MMSE(Minimum Mean Square Error) 과정 중에 적응 forgetting factor를 적용하면 성능 개선과 직교 불균형 성분의 영향이 줄어들며 성능이 개선됨을 보인다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제40권6호
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• pp.20-30
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• 2003

기존에 홍채 특징 추출을 위해 가장 많이 사용하는 방법인 직교 이차원 Gabor 웨이블릿의 경우, 2개 이상의 기저 함수들을 다양한 홍채 위치에 적용시켜서 얻어진 256바이트의 홍채 코드를 이용하여 홍채 인식을 수행한다. Gabor 웨이블릿은 홍채 패턴 특성이 반영되지 않은 기저 함수들을 많은 홍채 텍스쳐 위치에 적용함으로써, 생성된 홍채 코드들 사이에 상호 의존성이 높은 불필요한 코드들이 존재하게 되며, 결과적으로 전체 홍채 코드의 크기가 너무 커진다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 독립 성분 분석에 의한 새로운 홍채 특징 추출 및 홍채 인식 방법을 제안한다. 제안된 독립 성분 분석 방법은 홍채 텍스쳐 자체로부터의 학습을 통하여 최적의 기저 벡터들을 얻을 수 있기 때문에, 홍채 코드의 크기가 작으면 저도 홍채 패턴의 특성을 가장 잘 반영하는 홍채 특징들을 추출할 수 있다. 또한 본 논문에서는 독립 성분 분석에 의한 홍채 특징 추출 및 홍채인식 성능을 보다 개선하기 위하여, 독립 성분 기저 벡터를 재구성하는 방법과 기저 벡터의 집합을 두 가지 이상으로 적용하는 방법을 제안한다. 개선된 독립 성분 분석은 Gabor 웨이블릿 방법과 성능을 비교하였으며, 인식 오류율은 유사한 결과를 나타내면서도 홍채 코드 크기는 4배 이상 감소되는 뛰어난 성능을 나타냈다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제17권1호
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• pp.43-56
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• 1992

입자 수송방정식에서 각변수(angular variable)를 각분할근사법으로 해석할 때 나타나는 이상 현상인 ray effect를 치유할 수 있는 방법의 하나로써, 유한 분할각(discrete angle quadrature)을 입자속의 공간적 분포로써 조종하는 방법인 각분할요소법 (discrete elements method)을 근거로 하여 2차원 직각좌표계에서의 입자 수송 해석 프로그램(TWODET)을 개발하였다. 평판형 등방적 고정선원이 존재하는 균질 사각형 흡수체에 대해 TWODET로 해석한 결과, 각 요소가 K-2, L인 경우에도 DOT 4.3(S-10)에서보다 ray effect 치유에 더 효과가 있음을 확인하였다. 그러나, 계산시간은 기존의 각분할법에서보다 약 4배 더 소비되었다. 선원에서 바로 진공(vacuum boundary)으로 떨어지는 구조의 경우, TWODET의 결과에서도 심한 왜곡을 보이고 있는데 선원과 바로 이웃한 진공간의 급격한 불연속성으로 인함으로 추측된다 고정선원이 있는 매질에 강한 흡수체가 추가된 구조의 경우에서도 TWODET(K-3, L-4)로 DOT 4.3(S-10)보다 좋은 결과를 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권1호
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• pp.51-62
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• 1993

입자수송방정식의 각분할해석법에서 입자흐름방향을 묘사하는 각방향에 대한 각분할집합이 고정된 값이 아니고 각입자속으로 조종되는 각요소법에 근거하여 방사선차폐해석 목적의 전산프로그램(TDET)를 2차원직각좌표계에 대해서 개발하였다. 산란선원항의 각의존성은 Spherical Harmonics Series Expansion으로 해석하였고 입자의 에너지 의존성은 다중에너지군으로 처리하였다. 3 종류의 Benchmark 시험을 통해서 TDET 프로그램을 검증하였다. 평판형 등방적 선원을 가진 사방흡수체에 대한 해석에서 TDET 해석결과가 MORSE-CG 해석결과에 잘 일치하고. 각분할법으로 해석할때 나타나는 Ray effect를 DOT 4.3 보다 잘 치 유하고 있다. 차폐체 내에 좁은 Vacuum duct가 있는 문제의 해석에서 TDET는 MORSE-CG와 마찬가지로 duct를 통한 streaming leak-age에 대해서 분명하고 현저한, 그리고 DOT 4.3보다 매우 훌륭한 해석결과를 보여주고 있다. 원자로차폐구조물 규모에 대해, 2 에너지군, 등방적 산란 및 선형 비등방 산란의 경우에 대해서 해석한 결과 각분할법으로 계산하여 제시하고 있는 기준치에서는 여러 mesh들에 걸쳐 넓은 규모의 Ray effect를 나타내고 있는데, TDET에 의한 해석결과에서는 이웃 mesh들 간에 미세한 Ray effect를 나타내고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.300-309
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• 2016

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램을 어렵게 해 이를 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 회전관성을 고려한 외 평면 좌굴을 등분포하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제28권1호
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• pp.25-32
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• 2005

목 적 : 마스카라와 아이섀도가 자기공명영상 획득시 artifact를 어느 정도 일으키는가를 알아보고, pulse sequence에 따른 영상 왜곡의 차이를 비교하고자 한다. 대상 및 방법 : 실제 국내 여성들이 많이 사용 중인 3개 제조사의 제품 중 마스카라(M1, M2, M3)와 아이섀도(E1, E2, E3)를 선별하여 사용하였다. 자체 제작한 내경이 4 cm, 코일의 길이가 8 cm인 Tx/Rx 겸용의 quadrature type의 안장 코일을 사용하였다. 실험 1에서는 마스카라를 실험 2에서는 아이섀도를 실험 3에서는 마스카라에 아이섀도를 덧바른 후 영상을 획득하였다. Pulse sequence는 FSE(fast spin echo), SE(spin echo), GE(gradient echo)기법을 적용하였으며, 나타난 artifacts는 axial상에서 폭, sagittal상에서 길이를 각각 측정하였다. 각 sequence별로 측정된 영상왜곡 정도를 정량적 및 정성적으로 분석하였다. 결 과 : 마스카라와 아이섀도가 자기공명영상에서 부분적으로 artifact가 발생되어 영상왜곡을 유발하였다. Pulse sequence에 따른 artifact의 유발 정도도 다소 차이가 나타났다. 마스카라에 아이섀도를 덧바른 실험 3에서는 axial상에서 GE sequence에서 16.73 mm, SE에서 6.64 mm, FSE에서 6.19 mm의 폭으로 GE 기법에서 가장 많이 유발되었으며, SE, FSE 기법 순으로 높게 나타났다. sagittal상에서 GE sequence에서 22.84 mm, SE에서 18.15 mm, SE에서 17.81 mm의 길이로 GE 기법에서 가장 많이 유발되었으며, SE, FSE 기법 순으로 낮게 나타났다. 결 론 : 마스카라와 아이섀도로 화장한 여성의 뇌 및 안구 영상검사시 artifact가 영상진단에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 뇌 및 안구 T2 강조영상을 얻고자 하는 경우는 pulse sequence를 GE보다 FSE 기법을 사용하는 것이 적합한 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.11-18
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• 2012

이 논문에서는 유리-에폭시 섬유 보강 복합재료판에 $K_I$ 과 $K_{II}$ 에 의한 혼합모우드 상태의 균열된 알루미늄판의 응력확대계수의 수치해석 산정을 다루고 있다. 응력확대계수 산정을 위한 가상균열닫힘법과 2단계 확장법이 고려된다. 에너지 방출률과 응력확대계수의 항으로 표현되는 파괴역학 매개변수 계산을 위하여, p-수렴 부분 층별모델이 채택된다. 고려되는 p-수렴 방식은 저매개변수 요소의 개념에 기초한다. 1개 층에 대해 가정된 변위장, 변위-변형률 관계, 그리고 3차원 구성방정식은 2차원과 1차원 고차 형상함수의 조합으로 정의된다. 고려되는 요소는 변위장의 보간과 수치적분을 수행하기 위해 로바토 형상함수와 가우스-로바토 적분법이 사용된다. 언급된 모델과 기법들을 사용하여, 경사각도의 변화에 따른 적층판 형상의 효과와 접착제의 강도가 팻치보강 시스템에 미치는 영향이 조사된다. 중립축 변화에 따른 팻치보강 적층판의 면외 휨 효과도 분석된다. 고려되는 모델의 정확성과 단순성 등에 관해서 응력확대계수, 응력분포, 자유도 수, 에너지 방출률 등의 항목을 가지고서 평가된다.